TOPSwitch單片開關(guān)電源的原理與應(yīng)用

2TOPSwitch的工作原理

TOPSwitch的管腳排列如圖1所示。它有三種封裝形式。其中，TO－220封裝有3個引腳。

DIP－8封裝及SMD－8封裝各有8個引腳，但均可簡化成3個。這3個管腳分別為控制端C，源極S，漏極D。控制端有4個作用：

　　S利用控制電流IC的大小來調(diào)節(jié)占空比D；

　　S為芯片提供正常工作所需的偏流；

S決定自動重啟動的頻率；

S對控制回路進行補償。

TOPSwitch－Ⅱ的內(nèi)部框圖如圖2所示。主要包括10部分：

　　S控制電壓源（由控制電壓UC向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動級提供偏壓，而控制端電流IC則能調(diào)節(jié)占空比）；

　　S帶隙基準(zhǔn)電壓源（給內(nèi)部提供各種基準(zhǔn)電壓）；

　　S振蕩器（產(chǎn)生鋸齒波（SAW）、最大占空比信號（Dmax）和時鐘信號（CLOCK））；

　　S并聯(lián)調(diào)整器／誤差放大器；

　　S脈寬調(diào)制器（通過改變控制端電流IC的大小，連續(xù)調(diào)節(jié)脈沖占空比，實現(xiàn)脈寬調(diào)制并能濾掉開關(guān)噪聲電壓）；

　　S門驅(qū)動級和輸出級（內(nèi)含耐壓為700V的功率開關(guān)管MOSFET）；

　　S過流保護電路（利用MOSFET的漏－源通態(tài)電阻RDS（ON）來檢測過電流，當(dāng)ID過大時令MOSFET關(guān)斷，起到過流保護作用）；

　　S過熱保護及上電復(fù)位電路（當(dāng)芯片結(jié)溫Tj>135℃，關(guān)斷輸出級）；

　　S關(guān)斷／自動重啟動電路（當(dāng)調(diào)節(jié)失控時，立即使芯片在低占空比下工作。倘若故障已排除，就自動重新啟動電源恢復(fù)正常工作）；

　　S高壓電流源（提供偏流用）。

　　TOPSwitch－Ⅱ的工作原理是利用反饋電流IC來調(diào)節(jié)占空比D，達到穩(wěn)壓目的。舉例說明，當(dāng)輸出電壓UO↑時，經(jīng)過光耦反饋電路使得IC↑→D↓→UO↓,最終使UO不變。

3單片開關(guān)電源的典型應(yīng)用

3.1由TOP202Y構(gòu)成的7.5V，15W開關(guān)電源

7.5V，15W開關(guān)電源電路如圖3所示。其交流輸入電壓范圍Ui=85V～265V,AC，輸入電網(wǎng)頻率f=47Hz～440Hz，電壓調(diào)整率SV=±0.5％,負載調(diào)整率SI=±1％，電源效率達80％，輸出紋波電壓的最大值為±50mV。該電源采用帶穩(wěn)壓管（VDZ2）的光耦反饋工作方式。電路中共使用兩片集成電路，IC1為TOP202Y型單片開關(guān)電源，IC2是日本產(chǎn)NEC2501－H型線性光耦合器。FU為3A/250V保險管。C6與L2構(gòu)成交流輸入端的電磁干擾（EMI）濾波器。C6能濾除由初級脈動電流產(chǎn)生的串模干擾，L2可抑制初級繞組中產(chǎn)生的共模干擾。C7和C8為安全電容，能濾除由初、次級繞組之間耦合電容所產(chǎn)生的共模干擾。寬范圍電壓輸入時，85V～265V交流電經(jīng)過整流器BR、C1整流濾波后，獲得直流輸入電壓Ui。由VDZ1和VD1構(gòu)成的漏極鉗位保護電路可將由高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓鉗位到安全值以下，并能減小振鈴電壓。VDZ1選用P6KE150型瞬態(tài)電壓抑制器（TVS），其鉗位電壓為150V，鉗位時間僅1ns，峰值功率是5W。VD1需采用UF4005型1A/600V的超快恢復(fù)二極管（FRD），其反向恢復(fù)時間trr=30ns。